Ultrasonik Sensörler 101: Sıkça Sorulan Sorularınızın Yanıtları

Ultrasonik sensörler, insan işitme aralığının ötesinde, 20 kHz'den daha yüksek ultra yüksek frekanslı ses dalgaları üreten cihazlardır. Elektrik enerjisi ve ses dalgalarını hem ileten hem de alan seramik bir dönüştürücü kullanırlar. Ses dalgaları gerçekte katılar, sıvılar ve gazlar boyunca ilerleyen basınç dalgalarıdır ve endüstriyel uygulamalarda, uzaklığı ölçmek veya hedeflerin varlığını veya yokluğunu tespit etmek için kullanılırlar.

Sensörde, elektrik enerjisi uygulandığında titreşen bir seramik transduser bulunur. Titreşimler, sensör yüzeyinden hedef nesneye doğru ilerleyen dalgalar halinde hava moleküllerini sıkıştırır ve genişletir. Ultrasonik sensör, bir ses dalgası yayarak ve ardından belirli bir süre boyunca "dinleyerek" mesafeyi ölçer ve yeniden iletmeden önce hedeften seken ses dalgasının geri dönüş yankısına izin verir.

Ultrasonik sensörler, algılama için ışık yerine ses kullandığından, fotoelektrik sensörlerin kullanılamadığı uygulamalar için kullanılabilirler. Hedef rengi ve/veya yansıtıcılığı ultrasonik sensörleri etkilemez, bu da yüksek parıltılı ortamlarda güvenilir bir şekilde çalışmalarına olanak tanır. Ultrasonik sensörler ayrıca net nesne algılama ve sıvı seviyesi ölçümü için de mükemmel bir çözümdür.

Ultrasonik sensörler, şeffaf cisimler, sıvı seviyesi veya yüksek oranda yansıtıcı veya metalik yüzeyleri algılarken avantaj sağlarlar. Ayrıca Ultrasonik sensörler ıslak ortamlarda da iyi çalışır, oysa optik bir ışın su damlacıklarını kırabilir. Ancak ultrasonik sensörler, radar sensörlerini etkilemeyen sıcaklık dalgalanmalarına veya rüzgara karşı hassas olabilir. Optik sensörlerle küçük bir nokta boyutuna, hızlı tepkiye sahip olabilir ve bazı durumlarda sensör hizalamasına yardımcı olmak için bir hedefe görünür bir nokta yansıtabilirsiniz. 

Ultrasonik sensörler ses dalgalarını kullandığından, ultrasonik sensörün kullandığı frekansla aynı frekanstaki herhangi bir akustik gürültü sensörün çıkışını etkileyebilir. Bu, düdük sesi gibi tiz sesleri ve tahliye vanaları, basınçlı hava veya pnömatik cihazların tıslamasını içerir. Aynı frekanstaki iki ultrasonik sensörü birbirine yakın yerleştirdiğinizde de akustik karışma yaşayabilirsiniz. Elektromanyetik cihazlar, titreşim yapan alternatif bir elektron akışı yaratır. Bu titreşimler, ultrasonik sensörlerle etkileşime girebilecek bir uğultu yaratan transformatörler gibi elektrikli cihazlar tarafından algılanabilir.

Sıcaklık dalgalanması, ultrasonik sensörün ses dalgalarının hızını etkiler. Sıcaklık arttıkça, ses dalgaları hedefe doğru daha hızlı gider ve hedeften daha hızlı gelir ve Hedef kaymamış olsa da, sensör hedefi daha yakın olarak belirleyebilir. Bu sıcaklık sorununu çözmek için, T30UX Serisi ve QS18U Serisi dahil olmak üzere Banner'ın birçok ultrasonik sensörü, çok çeşitli ortam sıcaklıklarında yüksek doğrulukta performans sağlamak için sıcaklık dalgalanmalarını telafi eder. Pnömatik ekipman veya fanların neden olduğu hava akımları da ultrasonik dalganın yolunu saptırabilir veya bozabilir. Bu da sensörün, hedefin doğru konumunu belirleyememesine neden olabilir. 

Bir sensöre ilk kez enerji verildiğinde, ayrı ayrı bileşenler ısınır ve çevredeki alanı ve diğer bileşenleri ısıtır. Soğuk başlangıçtan çalışma sıcaklığına kadar sıcaklıktaki bu dalgalanmaya "ısınma kayması" denir. Tüm bileşenler doğru çalışma sıcaklığına ulaşana kadar ölçümlerin doğruluğu etkilenebilir. 

Ölü bölge, sensörün kararlı bir şekilde ölçüm yapamadığı transduser yüzünün doğrudan ön kısmındaki alanı ifade eder. Bunun nedeni parazit salınım olarak adlandırılan bir olgudur ve Çınlama, ses dalgası veya uyarma darbesi gönderildikten sonra dönüştürücünün titreşmeye devam etmesidir. Transduserin, dönüş yankısını dinleyebilmesi için enerjinin dağılması gerekir. Bu nedenle, hedefler bir ultrasonik sensörün belirtilen ölü bölgesinin ötesine yerleştirilmelidir. Banner'ın S18U Serisi dahil olmak üzere bazı ultrasonik sensörler, minimum ölü bölgeye sahiptir ve/veya retrosonik modda kullanıldığında ölü bölgeyi ortadan kaldırma özelliğine sahiptir.

Kısacası, evet. Ses hızı ışık hızından oldukça yavaştır. Bu nedenle, ultrasonik bir sensör, doğası gereği, optik bir sensörden daha yavaş olacaktır.

Ultrasonik sensörle kullanım için en iyi hedefler metal, seramik, cam veya ahşap gibi malzemelerin büyük, düz, katı yüzeyleridir. Her zaman sensöre dik olarak yerleştirilmelidirler. Saçma, talaş veya köpük gibi yumuşak veya düzensiz yüzeyli hedefler etkili bir şekilde algılanmaz ve diğer sensör türlerinden daha iyi hizmet alır.

Bir ultrasonik sensör kurarken, sensöre "arka planı" iyi durumunuz olarak öğretin. Ultrasonik olarak yansıtıcı bir arka plan yüzeyini iyi durum olarak öğreterek, sensör ile arka plan arasına yerleştirilen herhangi bir nesne algılanacak ve böylece çıkışın değişmesine neden olacaktır.

Banner Engineering'in ultrasonik sensörleriyle hassas ölçümün operasyonlarınızı nasıl iyileştirebileceği hakkında daha fazla bilgi için hemen bir Banner mühendisiyle iletişime geçin.